А. М. Чухарев1,*, К. В. Руновский2, О. Е. Кульша2

1 Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

2 Севастопольский филиал МГУ им. М. В. Ломоносова, Севастополь, Россия

*E-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Аннотация

Предложена модель для спектра пульсаций плотности в стратифицированном слое жидкости, предполагающая наличие механизма вертикального турбулентного обмена вследствие обрушения внутренних волн и образования турбулентных пятен. Этот механизм достаточно широко распространен во многих районах Мирового океана. При моделировании учитываются два источника колебаний: внутренние волны, существующие во всем слое, и турбулентность, сосредоточенная в пределах некоторого количества пятен, распределенных внутри рассматриваемого слоя. Диапазоны масштабов внутренних волн и турбулентности частично перекрываются, причем максимальный масштаб турбулентных пульсаций ограничен размерами пятна. На основе теории спектра локально-изотропной турбулентности и предположения, что внутри пятна осцилляции описываются гармоническими функциями, показано, что их локальная частота и локальная амплитуда связаны аналитическим соотношением. В модельных функциях амплитуды и фазы колебаний рандомизируются, к ним добавляется белый шум. Определены основные особенности влияния различных задаваемых характеристик пятен и внутренних волн на форму спектра. Анализ экспериментальных данных с помощью предложенной модели позволяет оценить масштаб пятен, их количество и уровень турбулентной энергии в пятнах. Модель также демонстрирует справедливость разработанного ранее энергетического подхода к определению масштаба турбулентных пятен.

Ключевые слова

стратифицированный слой, вертикальный обмен, внутренние волны, микроструктура, спектральная модель, турбулентное пятно.

DOI: 10.22449/0233-7584-2017-5-35-46

Скачать статью в PDF-формате